Question

如圖所示，用兩條一樣的彈簧吊著一根銅棒，銅棒所在的虛線框范圍內有垂直紙面的勻強磁場，棒中通入自左向右的電流．當棒靜止時，每個彈簧的拉力大小均為F₁；若將棒中電流反向但不改變電流大小，當棒靜止時，每個彈簧的拉力大小均為F₂，且F₂＞F₁，則磁場的方向為    ，安培力的大小為    ．

Answer 1

【答案】分析：由題意知，導體棒受到的磁場力方向在豎直方向，因為電流反向時磁場力同樣反向，又因為反向時，彈簧秤讀數增大，由此可知電流自左向右時，導體棒受磁場力方向向上，根據左手定則可知，磁場方向垂直紙面向里．因為電流反向，磁場力只改變方向，不改變大小，根據導體棒的平衡可以求出安培力的大小表達式．
解答：解：（1）因為電流反向時，彈簧秤的讀數F₂＞F₁，所以可以知道電流自左向右時，導體棒受到的磁場力方向向上，根據左手定則可以確定磁場的方向為垂直紙面向里；
（2）令銅棒的重力為G，安培力的大小為F，則由平衡條件得：
2F₁=G-F                           ①
當電流反向時，磁場力變為豎直向下，此時同樣根據導體棒平衡有：
2F₂=G+F                      ②
由①和②可得：
棒的重力G=F₁+F₂
安培力F的大小F=F₂-F₁
故答案為：垂直紙面向里；F₂-F₁
點評：對銅棒的受力變化情況可以得到安培力的方向，能正確使用左手定則反推磁場方向，并能根據平衡列出平衡方程解出重力和安培力的大小．熟練掌握左手定則是解題的關鍵．